Перейти на главную страницу
На правах рукописи
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет» и ГОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет»
Научный консультант: |
|
Д ![]() |
Официальные оппоненты: |
|
доктор биологических наук, профессор Савиных Наталья Павловна доктор биологических наук, профессор Плаксина Тамара Ивановна доктор медицинских наук, профессор Быстрых Владимир Викторович
|
Ведущая организация: |
|
ГОУ ВПО «Марийский государственный университет» (г. Йошкар-Ола) |
Защита состоится «___» ______________ 2010 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.180.02. при ГОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет» по адресу: 460844 г. Оренбург, ул. Советская 19, E-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Оренбургского государственного педагогического университета.
Автореферат разослан «___»________________2010 года.
Ученый секретарь диссертационного совета Мушинская Н.И.
На Урале и в Сибири в народной медицине применяются многие виды лекарственных растений, не изученные современной наукой, но проверенные практикой. Среди значительного разнообразия лекарственных растений отечественной флоры и видов, произрастающих в Предуралье несомненный интерес вызывают представители семейства Scrophulariaceae Juss. (норичниковые), почти не используемые в медицинской практике.
Из многочисленных видов указанного семейства нами были взяты для исследования растения рода Veronica L. – вероника, имеющие обширный ареал в Предуралье и являющиеся потенциальными источниками БАВ.
Многие из растений рода Veronica L. широко применяются в фитотерапии в России, странах Западной Европы и Центральной Азии. Препараты из видов рода Veronica L. обладают противовоспалительным, отхаркивающим, кровоостанавливающим, мочегонным, антитоксическим и ранозаживляющим действием. Некоторые виды являются официнальными в ряде стран Западной Европы (Австрия, Дания, Швейцария, Германия) и включены в Фармакопеи этих государств (Dörfler, Roselt, 1970; Махлаюк, 1992; Deusches …, 1997).
В настоящее время отсутствуют научно обоснованные сведения о применении препаратов из сырья видов Veronica L. в медицинской практике. При этом важное теоретическое и практическое значение для медицинской и биологической науки имеют сведения о содержании биологически активных веществ в исследуемых видах рода и закономерностях их накопления в растениях, антимикробной активности экстракционных препаратов и содержании макро- и микроэлементов в растительном сырье, собранном в различных местообитаниях и зонах региона.
В отечественной литературе слабо освещены биологические особенности видов рода Veronica L., встречающихся в Предуралье, недостаточно сведений по фитоценологии и анатомо-морфологическим особенностям, наличии БАВ и микроэлементов в вегетативных органах растений. Отсутствуют данные о влиянии экологических факторов на содержание БАВ в исследуемых растениях рода и их идентификации, не обнаружено материалов по антимикробной активности препаратов, полученных из сырья видов Veronica L., заготовленного в районах Предуралья.
Все вышеизложенное свидетельствует об актуальности выбранной темы и необходимости проведения исследований в указанном направлении.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящей работы является оценка и обоснование перспектив использования растений рода Veronica L. лесостепного и степного Предуралья.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- инвентаризация видового состава дикорастущих лекарственных растений, встречающихся в районах лесостепного и степного Предуралья, уточнение их распространения и приуроченности к различным местообитаниям;
- изучить фитоценотические особенности видов рода Veronica L. в Предуралье, выявить оптимальные условия для исследуемых растений и определить их продуктивность в различных растительных сообществах;
- изучить биологические и анатомо-морфологические особенности перспективных к использованию видов Veronica L., относящихся к разным экологическим группам, выявить их формы и установить диагностические признаки лекарственного растительного сырья исследуемых растений;
- провести фитохимическое и гистохимическое исследование видов рода Veronica L. разных экологических групп и установить локализацию основных БАВ в надземных органах растений;
- выявить, выделить и идентифицировать основные соединения в сырье исследуемых растений;
- исследовать содержание биологически активных веществ, макро- и микроэлементов в видах Veronica L., встречающихся в различных зонах Предуралья;
- определить содержание общей суммы БАВ в экстрактивных препаратах видов Veronica L., полученных с использованием различных способов экстракции и изучить их антимикробную активность;
- обосновать возможность использования в современной фитотерапии растений рода Veronica L., встречающихся в Предуралье.
Установлены фитоценотические особенности растений рода Veronica L., выявлены их основные местообитания и оптимальные экологические условия, обеспечивающие максимальное обилие и продуктивность видов в различных сообществах Предуралья.
Впервые проведен анализ сырья одиннадцати видов рода Veronica L., встречающихся в Предуралье, по содержанию БАВ, что позволило установить в растениях наличие комплекса соединений, основными из которых являются флавоноиды группы флавона и иридоиды группы аукубина.
Впервые установлен качественный состав полифенольных соединений – флавоноиды и фенолкарбоновые кислоты (от 13 до 23 веществ) в восьми видах Veronica L. Предуралья.
На основании фитохимических исследований а видах Veronica L. Предуралья впервые идентифицированы флавоноиды: лютеолин, апигенин и их гликозиды, фенолкарбоновые кислоты: кофейная и хлорогеновая кислоты, холин, иридоиды: аукубин и каталпозид.
Проведено сравнительное фитохимическое исследование восьми основных видов Veronica L. Предуралья и установлена зависимость содержания БАВ от местообитания растений и принадлежности к различным секциям рода.
На основании результатов фитохимических и фитоценотических исследований выявлены перспективные к использованию в фитотерапии виды : V. incana L., V. spicata L., V. officinalis L..
Выявлены диагностические признаки в анатомо-морфологическом строении видов Veronica L. разных экологических групп и установлена локализация БАВ в листьях исследуемых растений.
Определен макро- и микроэлементный состав в сырье видов Veronica L., произрастающих в различных зонах Предуралья и установлено их влияние на накопление БАВ в исследуемых растениях.
Установлено, что в исследуемых видах Veronica L. основным соединением флавоновой природы является лютеолин, из иридоидов – аукубин, а из фенолкарбоновых кислот – кофейная, хлорогеновая и неохлорогеновая кислоты, которые следует считать хемосистематическим признаком секций рода: Pseudo-Lysimachium, Veronica (Chamaedrys) и Beccabunga.
Впервые изучена антимикробная активность экстракционных препаратов видов Veronica L. в отношении штаммов Staphylococcus aureus и Escherichia coli.
Во флоре Оренбургского Предуралья на основании исследований анатомо - морфологических признаков выявлена форма вида Veronica spicata L., охарактеризованная как V. spicata var. еuxina.
Впервые установлено, что неблагоприятные экологические факторы – явление флуктуации и промышленные поллютанты Оренбургского газоперерабатывающего завода, оказывают влияние на анатомо-морфологические признаки видов Veronica L. и содержание флавоноидов, как антиоксидантов, вырабатываемых растениями в ответ на стрессовые ситуации.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Результаты научно-исследовательской работы являются обоснованием природоохранных мероприятий федеральной целевой программы «Экология и природные ресурсы России» на 2002-2010 гг. применительно к Предуралью и Оренбургской области.
Полученные результаты могут быть использованы при составлении кадастра лекарственных растений в Предуралье, реализации программы по изучению ресурсов, их использованию и сохранению биоразнообразия в регионе.
Результаты изучения фитохимических и анатомо-морфологических особенностей видов рода Veronica L., произрастающих в районах лесостепного и степного Предуралья, позволяют установить диагностические признаки лекарственного растительного сырья и научно обосновать целесообразность использования их в медицинской практике.
Материалы фитоценотических и фитохимических исследований позволили выявить перспективные к использованию виды Veronica L., их приуроченность и продуктивность в различных сообществах, определить динамику содержания БАВ по фазам развития растений и установить оптимальные сроки заготовки их сырья.
Результаты исследований антимикробной активности экстракционных препаратов видов Veronica L. являются основой для разработки лекарственных средств противоспалительного, антиоксидантного и антимикробного действия.
Препараты, изготовленные на основе растений рода Veronica L., используются в практической деятельности Оренбургского центра традиционной и народной медицины.
Материалы, опубликованные в научных статьях и в диссертационной работе могут быть использованы в учебном процессе при изучении курсов: ботаники, фармакогнозии, физиологии растений, биогеографии и природопользования Оренбургского государственного аграрного университета, на фармацевтических факультетах Башкирской государственной и Оренбургской государственной медицинских академиях, в Пермской государственной фармацевтической академии, в отделах Фармации Министерства здравоохранения областей: Свердловской, Оренбургской, Пермского края и Республики Башкортостан, в муниципальных и частных аптеках.
ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ. На защиту выносятся: результаты биологических, фитоценотических, морфолого-анатомических, экологических и фитохимических исследований растений рода Veronica L., а также обоснование возможности использования их сырья и препаратов в современной фитотерапии.
По результатам проведенного исследования видов Veronica L. Предуралья установлено, что наиболее перспективными для дальнейшего испытания фармакологических свойств следует считать виды: V. officinalis L., V. spicata L., V. incana L., имеющие широкое распространение в регионе и отличающиеся высоким содержанием биологически активных веществ (флавоноидов, фенолкарбоновых кислот, иридоидов).
Список цитируемой литературы включает 625 источников, из них 132 на иностранных языках.
В диссертации имеется приложение, в котором приведены материалы фитоценотических исследований в районах лесостепного и степного Предуралья, данные по структуре фитоценозов и растительных сообществ в различных зонах, сведения о флористическом составе дикорастущих лекарственных растений и их приуроченности к различным местообитаниям (24 таблицы). Представлены расчеты (7 таблиц и 7 рисунков) прогнозируемой вероятностной встречаемости Veronica officinalis L. на единицу площади в различных растительных сообществах Предуралья.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Настоящее исследование было проведено на территории лесостепного и степного Предуралья, включающего Кунгурско-Красноуфимскую лесостепь Среднего Предуралья и Южное Предуралье: Башкирское и Оренбургское, флора которого насчитывает около двух тысяч видов высших растений, где значительную часть составляют лекарственные растения.
Работа представляет материалы исследования биологических, фитохимических и анатомо-морфологических особенностей основных видов Veronica L., произрастающих в лесостепном и степном Предуралье, установлены группы БАВ в исследуемых растениях, определено их содержание, проведена идентификация важнейших соединений в объектах исследования, проведено определение микроэлементного состава и установлена антимикробная активность препаратов изучаемых растений, что является обоснованием использования сырья видов в фитотерапии.
В приложении к диссертации представлены сведения о приуроченнрсти лекарственных растений к различным местообитаниям в районах Предуралья, что может быть использовано в практической деятельности по заготовке лекарственного растительного сырья.
В главе приведены данные о физико-географических условиях двух климатических зон: Кунгурско-Красноуфимской лесостепи Среднего Предуралья и Южного Предуралья: Башкирское и Оренбургское. Рассматриваются как литературные данные об особенностях растительного покрова указанных территорий, так и данные собственных исследований. Автором проведен краткий сравнительный анализ флористического состава, экологических групп видов и растительных сообществ в разных климатических зонах Предуралья.
Образцы – надземную часть (траву) заготавливали в период цветения - начала плодоношения растений в период с 1980 по 2006 гг. В отдельные годы (2007-2009 гг.) сбор сырья видов Veronica L. проводили по фазам развития растений в тех же местообитаниях. Сырье V. officinalis L., как зимнезеленого растения, заготавливали осенью, в предзимье и после схода снега от перезимовавших экземпляров.
Для изучения влияния промышленных поллютантов газохимического комплекса на химический состав растений, виды Veronica L. заготавливали в санитарно-защитной зоне Оренбургского газоперерабатывающего завода (1988, 2003, 2006 г.г).
Морфолого-анатомические исследования проводили на свежем и фиксированном материале, на гербарных образцах, хранящихся на кафедре ботаники и общей биологии Пермской государственной фармацевтической академии (Perm), а также использовали гербарные фонды Пермского государственного университета (Perm). Описание морфологических особенностей растений проводили по общепринятым методикам (Федоров и др., 1962), вычисляя средние показатели вегетативных органов растений. При исследовании анатомического строения растений использовали методы, принятые в ботанике и гистологии.
Статистическая обработка результатов биометрического анализа морфологических и анатомических признаков растений проведена по методикам принятым в ботанике и фармакогнозии.
Фитоценотические исследования осуществляли в период многолетних ботанических экспедиций, проводимых Пермской государственной фармацевтической академией совместно с ПО «Фармация» областей Урала. Данные исследования были посвящены изучению распространения лекарственных растений в регионе, выявлению их зарослей, учету запасов растительного сырья и поискам перспективных видов.
Описание фитоценозов проводили по общепринятым методикам, используемым в геоботанике. Определение приуроченности видов рода Veronica L. к различным типам местообитаний проводили в вариационном ряду согласно гидрологического и гидротермического режимов. Распространение и учет обилия видов Veronica L. в фитоценозах проводили маршрутным методом в ходе экспедиционных обследований (1976 – 1992 г.г.) и самостоятельно автором (1992- 2009 г.г.) Определение запасов сырья V. officinalis L., ее приуроченности и продуктивность изучали на конкретных зарослях, экстраполируя данные на однотипные растительные сообщества. Расчет прогнозирования вероятностной встречаемости V. officinalis L. проводили на основании многочисленных описаний фитоценозов в различных типах леса. О достоверности количества растений на единицу площади судили по значению критерия Стьюдента (tα), а надежности опыта – по доверительному интервалу.
Наблюдения за изменчивостью фитоценозов - явление флуктуации и изучение биологических особенностей видов Veronica L. проводили в течение нескольких лет (2000 – 2009 гг.) на остепненных пойменных лугах в среднем течении реки Урал степной зоны Оренбургского Предуралья.
Фитохимическое и гистохимическое исследование видов рода Veronica изучали методами принятыми Институтом биохимии растений АН РФ (Москва), в ВИЛР (Москва), изложенными в Государственной Фармакопее (1987, 1990) и в фундаментальных литературных источниках.
Для выделения, обнаружения, идентификации и количественного определения БАВ в исследуемых объектах нами использовались химические и физико-химические методы – цветные и осадительные реакции, хроматография, УФ- и ИК-спектроскопия, фотоколориметрия.
Анализ макро- и микроэлементного состава растительного сырья проводили с использованием эмиссионного спектрального анализа в лаборатории спектроскопии при Пермском государственном аграрном университете (Perm) и в лаборатории спектрального анализа ОАО «Оренбурггеология» (Orenburg).
Для оценки антимикробной активности растений использовали отдельные фракции БАВ и экстракционные препараты, приготовленные по общепринятой методике, изложенной в Государственной Фармакопее (1987, 1990). Сухие экстракты получали методом турбоэкстракции, основанном на вихревом перемешивании сырья и экстрагента, при одновременном измельчении сырья.
Антимикробную активность в отношении Staphylococcus aureus и Escherichia coli исследовали методами, принятыми в микробиологии.
ГЛАВА 3. ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ, АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКИХ И ФИТОХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ВИДОВ РОДА VERONICA L. ЛЕСОСТЕПНОГО И СТЕПНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ
Виды рода Veronica L. как лекарственные растения. В главе представлены сведения о применении растений рода Veronica L. в медицинской практике, использовании в пищевых добавках, данные об особенностях химического состава видов и фармакологических свойствах их препаратов.
Виды рода Veronica L. как лекарственные растения известны более 300 лет (Болотов, 1781, 1787; Крылов, 1876; Кузнецова, 1992, Ладынина, 1995; Кьосев, 2005). В настоящее время практически все научно-популярные издания по лекарственным растениям в России и странах зарубежья приводят виды рода Veronica L. как целебные растения.
Многие виды Veronica L. имеют обширный ареал и поэтому для них характерна значительная морфологическая изменчивость. В различных климатических зонах вариабельность видов Veronica L. выражена как расы, формы и подвиды, что характерно для большей части исследуемых видов.
Растения рода Veronica L. в анатомическом отношении изучены слабо, а по большей части видов сведения вообще отсутствуют. Общий план анатомического строения некоторых видов рода Veronica L., встречающихся в Предуралье, приведен нами ранее в ряде работ.
Эколого-географическое распространение. В данном разделе главы диссертации представлены сведения о распространении видов Veronica L. по земному шару, в Евразии, на территории России и в Предуралье, приводятся карты-схемы ареалов исследуемых нами видов.
Виды рода Veronica L. на Урале. Согласно литературных источников в Кунгурско-Красноуфимской лесостепи встречаются 16 видов Veronica L., на Южном Урале в пределах Башкортостана – 14 растений, на территории Оренбургского Предуралья – 13 видов рода. Всего по нашим данным на территории Предуралья встречаются двадцать видов рода Veronica L., как мезофитов, так и растений с признаками ксероморфизма.
Характеристика биологически активных веществ и микроэлементов, обнаруженных в растениях рода Veronica L. В разделе главы дана краткая характеристика БАВ и микроэлементов, отмечено значение указанных соединений в процессах метаболизма в растительных и животных организмах.
ГЛАВА 4. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ, АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ И ГИСТОХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ РАСТЕНИЙ РОДА VERONICA L.
4.1. Анатомо-морфологические особенности видов рода Veronica L.
В главе приводятся материалы анатомо-морфологических исследований видов Veronica L., встречающихся в Предуралье и относимых к различным экологическим группам и секциям рода. Анализ анатомических признаков видов Veronica L. показал, что исследуемые растения имеют общий план строения, представленный нами ранее (Гусев, Зиновьева, 1987; Гусев и др., 1991). Проведенное исследование помимо научного теоретического интереса, позволяет установить фармакогностические признаки растений, как объектов лекарственного растительного сырья.
Морфологические признаки видов Veronica L., как качественные, так и количественные, находятся по большей части, в соответствии с литературными данными.
Несмотря на сходство строения, каждый вид Veronica L. имеет индивидуальные особенности морфологического (рис. 1) и анатомического (рис. 2 – 3) строения, связанные с зональностью и местообитанием растений (табл. 1).
Рис. 1. Морфологическая характеристика видов Veronica L.
В результате статистической обработки морфологических показателей установлено (рис.1,табл. 2), что V. officinalis L., произрастающая в различных местообитаниях и типах леса, имеет некоторые отличия в строении вегетативных органов, связанные с экологическими факторами и зональностью.
23 09 2014
6 стр.
Эколого-биологические особенности видов рода artemisia из подрода seriphidium (bess.) Rouy и перспективы их использования в узбекистане
01 10 2014
1 стр.
Работа выполнена в Забайкальском государственном гуманитарно-педагогическом университете им. Н. Г. Чернышевского
11 10 2014
3 стр.
Эколого-биологические особенности некоторых видов рода pulsatilla mill. В условиях удмуртской республики
16 12 2014
1 стр.
Биология (профиль Ботаника) положены следующие основные дисциплины: науки о биологическом многообразии (ботаника), физиология растений, экология растений, ботаническая география, б
14 12 2014
1 стр.
Работа выполнена в гоу впо «Поволжская государственная социально-гуманитарная академия»
10 09 2014
4 стр.
Эколого-биологические особенности ветреницы лесной (Anemone sylvestris L. ) сем. Лютиковые
14 12 2014
1 стр.
Н. К. Рахимова Научно-Производственный Центр "Ботаника" ан руз, Ташкент, Узбекистан
07 10 2014
1 стр.